水肥调控对诸葛菜生长和生理特性的影响

作者: 李翼添

水肥调控对诸葛菜生长和生理特性的影响0

摘 要:为研究水肥调控对诸葛菜生长和生理特性的影响,设置3个控水水平[充分灌溉(W100)、轻度亏水(W80)和中度亏水(W60)],3个氮肥水平[0.5 g/kg(N1)、1.0 g/kg(N2)、1.5 g/kg(N3)],研究了诸葛菜幼苗叶绿素含量、根系形态特征和干物质积累量的变化特征。结果表明,在同一施氮量下,随着控水水平的降低,诸葛菜的SPAD值、净光合速率逐渐降低;在同一控水水平下,随着氮肥用量的增加,诸葛菜的SPAD值、净光合速率(W60水平下净光合速率除外)呈先升高后降低的趋势,且在W100N2处理时达到最大值;地下部干物质积累量、根长、根表面积、根体积和根尖数在W80N2处理时均达到最大值。以上说明轻度亏水配施氮肥能够促进地下部生长,缓解水分胁迫,诸葛菜能够在适量施肥条件下适应轻度亏水环境。

关键词:诸葛菜;水肥;生长

中图分类号:S682.19 文献标志码:B 文章编号:1674-7909(2024)5-108-3

DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.05.024

0 引言

诸葛菜[Orychophragmus violaceus (L.)O. E. Schulz],属十字花科、诸葛菜属的一年生或二年生草本植物。诸葛菜开花早、花期长,具有较高的观赏价值,是不可多得的早春观花、冬季观绿的地被植物。诸葛菜常用于园林绿化,配置于草地、坡上、路旁、篱边、假山石周围等;直根系较长,还可用于绿化荒坡、涵养水源、保持水土等,具有广阔的应用前景。近年来,诸葛菜的生态和观赏价值逐渐被重视,研究诸葛菜的栽培技术对实现其应用价值具有重要意义[1]。

水肥是植物生长的关键影响因素,水分参与植物生长发育和器官分化,肥料能为植物生长提供养分。水分对养分的溶解和运输具有促进作用,肥料又能促进植物对水分的吸收。因此,水肥合理利用是植物生长发育的重要管理措施[2-3]。研究表明,合理的水肥管理措施能够促进植物的生长代谢,促进植物体内的物质转化,改善植物的光合特性,从而增加物质积累量,达到“以肥调水、以水促肥”的目的[4]。然而不同植物对水肥的需求和水肥之间的作用不同,因此,试验设置不同的水肥处理,研究诸葛菜的生长和生理特性,为诸葛菜的高效栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

试验于2022年在南京林业大学进行,试验地属北亚热带湿润气候区,年均降水量为1 106.5 mm,年平均气温为15.4 ℃,无霜期为237 d,四季分明,雨水充沛。试验材料为诸葛菜种子。试验用肥料为尿素(N 46.0%)、过磷酸钙(P2O5 17.5%)和硫酸钾(K2O 52.0%)。

1.2 试验设计

试验采用盆栽法,于2023年在防雨棚中进行,设置3个控水水平和3个氮肥水平,磷肥、钾肥用量均为0.6 g/kg。控水水平分别为充分灌溉(W100,土壤含水量为田间持水量的85%)、轻度亏水(W80,土壤含水量为充分灌溉的80%)、中度亏水(W60,土壤含水量为充分灌溉的60%);3个氮肥水平分别为0.5 g/kg(N1)、1.0 g/kg(N2)、1.5 g/kg(N3)。所有处理按照试验设计将肥料和风干过筛的土壤混合均匀,装入盆中,盆高30 cm、直径25 cm,每盆装入土壤12.5 kg,每个处理设置20盆;浇透水,放置2 d后播种,每盆播种6粒种子;随后放入防雨棚中,通过EM-50测定和称重法结合的方式来控制水分,40 d后测定幼苗的生理指标。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 叶片SPAD值和净光合速率的测定

在晴朗的上午使用SPAD-520叶绿素含量测定计测定上部叶片的叶绿素含量(SPAD值),随后使用Li-6400便携式光合测定系统测定植株中部叶片的净光合速率,每个处理重复测定5次。

1.3.2 根系形态特征和干物质积累量的测定

选择5株长势均匀的诸葛菜植株,连根取出,用清水冲洗根系表面的泥土,使用根系扫描仪获取根系图,使用WinRHIZOTron分析得到根长、根表面积和平均直径,每个处理重复测定3次。随后将植株地上部和地下部分开,在105 ℃下杀青30 min,80 ℃下烘干至恒重,分别测定地上部和地下部的干物质积累量。

1.4 数据分析

试验数据采用Excel 2010进行整理和计算,使用SPSS 24.0进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 水肥调控对诸葛菜叶片SPAD值和净光合速率的影响

叶绿素含量的高低能够反映植物光合作用的强弱。水肥调控对诸葛菜叶片SPAD值和净光合速率的影响见表1。由表1可知,在同一控水水平下,随着施氮量的增加,诸葛菜叶片SPAD值呈先升高后降低的趋势;在同一施氮量下,随着控水水平的降低,诸葛菜叶片SPAD值呈逐渐降低的趋势。在W100水平下,W100N2处理诸葛菜叶片SPAD值最高,显著高于其他处理;W100N1和W100N3处理间没有显著差异。在W80水平下,诸葛菜叶片SPAD值表现为W80N2>W80N1>W80N3,处理间差异均显著。在W60水平下,诸葛菜叶片SPAD值表现为W60N2>W60N3>W60N1,处理间差异均显著。

净光合速率能够反映植株叶片进行光合作用同化有机物的速率,是表征其光合性能最直接的指标。由表1可知,在W100和W80水平下,随着施氮量的增加,叶片净光合速率均呈先升高后降低的趋势;在W60水平下,随着施氮量的增加,叶片净光合速率呈逐渐升高的趋势。在同一施氮量下,随着控水水平的降低,叶片净光合速率呈逐渐降低的趋势。在W100水平下,叶片净光合速率表现为W100N2>W100N3>W100N1,处理间差异均显著;在W80水平下,叶片净光合速率表现为W80N2>W80N1>W80N3,W80N1和W80N2没有显著差异;在W60水平下,叶片净光合速率表现为W60N3>W60N2>W60N1,处理间差异均显著。总体来看, W100N2处理的叶片净光合速率最高,显著高于其他处理。

2.2 水肥调控对诸葛菜根系形态特征的影响

根系形态特征能够反映植物对养分环境的适应性。不同水肥调控对诸葛菜根系形态特征的影响见表2。由表2可知,水肥调控显著影响诸葛菜的根系形态。在同一控水水平下,随着施氮量的增加,总根长呈先升高后降低的趋势;在同一施氮量下,随着控水水平的降低,总根长呈先升高后降低的趋势。在W100水平下,总根长表现为W100N2>W100N1>W100N3,W100N1和W100N3处理间没有显著差异;在W80水平下,总根长表现为W80N2>W80N3>W80N1,W80N2处理的总根长达到最大值,高于其他处理,且与W80N3处理没有显著差异;在W60水平下,总根长表现为W60N2>W60N3>W60N1,处理间差异均显著。在同一控水水平下,随着施氮量的增加,除了W60水平下的根尖数,根表面积、根体积、其他处理的根尖数均呈先升高后降低的趋势,且均在W80N2处理时达到最大值。

2.3 水肥调控对诸葛菜干物质积累量的影响

干物质积累量能在一定程度上反映植物的生长状况。水肥调控对诸葛菜干物质积累量的影响见表3。由表3可知,水肥调控显著影响诸葛菜的干物质积累量,在W100和W80水平下,随着施氮量的增加,地上部干物质积累量呈先升高后降低的趋势;在W60水平下,随着施氮量的增加,地上部干物质积累量呈逐渐增加的趋势。在同一施氮量下,随着控水水平的降低,地上部干物质积累量呈先升高后降低的趋势。在W100水平下,地上部干物质积累量表现为W100N2>W100N1>W100N3,处理间差异均显著;在W80水平下,地上部干物质积累量表现为W80N2>W80N3>W80N1,W80N1和W80N3没有显著差异;在W60水平下,地上部干物质积累量表现为W60N3>W60N2>W60N1,处理间差异均显著。W80N2处理的地下部干物质积累量最高,和W100N2处理没有显著差异。总干物质积累量变化特征和地上部干物质积累量相似,W80N2处理的总干物质积累量最高,显著高于其他处理。

3 讨论与结论

光合作用决定植物生长和物质积累最基本的生命过程,水肥协同耦合能够提高植物光合作用能力,对植物生长有重要影响[5-6]。此研究表明,在同一施氮量下,随着控水水平的降低,诸葛菜叶片SPAD值和净光合速率逐渐降低;随着氮肥用量的增加,W100、W80水平下SPAD值、净光合速率呈先升高后降低的趋势,且在W100N2处理时达到最高。以上说明水分充足时,植物通过调节体内碳、氮含量分配,能使其更好地适应生存环境;而水分亏缺时,植物处于干旱胁迫环境,会对植物的正常生长发育产生一定的影响[7]。

根系是植物水分、养分的重要吸收器官,根系的分布和生长可以反映土壤水肥状况[8]。此研究表明,地下部干物质积累量、根长、根表面积、根体积和根尖数在W80N2处理时均达到最大值,说明轻度亏水配施氮肥有利于地下部的生长,能缓解水分胁迫、提高植物的耐旱性。主要是由于在亏水条件下,植物根系为适应缺水环境,光合产物优先分配到地下部增加吸收面积,确保地上部的水分养分供给[9]。

综上所述,水肥通过影响诸葛菜的SPAD值、净光合速率、干物质积累量和根系形态特征达到调控生长的目的。在充分灌溉配施氮肥1.0 g/kg时,SPAD值、净光合速率达到最大值。地下部干物质积累量、根长、根表面积、根体积和根尖数在轻度亏水配施氮肥1.0 g/kg时达到最大值,说明轻度亏水配施氮肥能够促进地下部生长,确保植物正常的生长发育。

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作者简介:李翼添(2003—),女,本科生,研究方向:风景园林。

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